當前主流鋰電池使用液態(tài)電解質，存在起火等安全隱患，且特定體積內能夠儲存的能量有限，但能解決這些問題的下一代固態(tài)鋰電池仍存在很多尚未攻克的難題。用固態(tài)電解質替換傳統(tǒng)鋰離子電池中的有機液態(tài)電解質可以極大緩解安全問題，且有望突破能量密度的“玻璃天花板”。然而，主流電極材料也是固態(tài)物質，由于兩種固態(tài)物質之間的接觸幾乎不可能像固-液接觸那樣充分，目前使用固態(tài)電解質的電池難以實現(xiàn)良好的電極-電解質接觸，電池整體性能也并不令人滿意。
馬騁團隊及其合作者通過對一種經(jīng)典鈣鈦礦結構的固態(tài)電解質中的雜質相進行原子級觀測，雖然雜質和固態(tài)電解質結構迥異，研究者卻觀察到他們的原子在界面處能以相互外延的形式排布。經(jīng)過一系列細致的結構和化學分析，研究者發(fā)現(xiàn)這一雜質相和高容量的富鋰層狀物電極結構相同。
利用觀察結果，研究者將成分和鈣鈦礦固態(tài)電解質相同的非晶粉末在富鋰層狀物顆粒的表面做成結晶，成功地在新復合物電極中實現(xiàn)兩種固態(tài)材料間充分、緊密的接觸。解決了電極-電解質接觸問題，這種固-固復合物電極的倍率性能可以和固-液復合物電極相媲美。更重要的是，研究者還發(fā)現(xiàn)這種外延的固-固接觸可以容忍很大的晶格錯配，因此他們提出的策略可適用于多種鈣鈦礦固態(tài)電解質和層狀電極。